Sześć masywnych galaktyk odkrytych we wczesnym wszechświecie wywraca do góry nogami to, co naukowcy wcześniej rozumieli na temat pochodzenia galaktyk we wszechświecie.
„Te obiekty są znacznie masywniejsze niż ktokolwiek się spodziewał” – powiedział Joel Leja, adiunkt astronomii i astrofizyki w Penn State, który modelował światło z tych galaktyk. „Spodziewaliśmy się, że w tym momencie znajdziemy tylko małe, młode galaktyki, ale odkryliśmy galaktyki tak dojrzałe jak nasza w czasie, który wcześniej uważano za świt wszechświata”.
Korzystając z pierwszego zbioru danych udostępnionego przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, międzynarodowy zespół naukowców odkrył obiekty tak dojrzałe jak Droga Mleczna, gdy Wszechświat miał zaledwie 3% swojego obecnego wieku, około 500-700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop jest wyposażony w instrumenty wykrywające podczerwień, zdolne do wykrywania światła emitowanego przez najstarsze gwiazdy i galaktyki. Zasadniczo teleskop pozwala naukowcom cofnąć się w czasie o około 13,5 miliarda lat, blisko początku wszechświata, jaki znamy, wyjaśnił Leja.
„To nasze pierwsze spojrzenie tak daleko wstecz, więc ważne jest, abyśmy zachowali otwarty umysł na to, co widzimy” – powiedział Leja. „Chociaż dane wskazują, że prawdopodobnie są to galaktyki, myślę, że istnieje realna możliwość, że kilka z tych obiektów okaże się być przesłoniętymi supermasywnymi czarnymi dziurami. Niezależnie od tego ilość masy, którą odkryliśmy, oznacza, że znana masa gwiazd w tym okresie naszego wszechświata jest do 100 razy większy niż wcześniej sądziliśmy. Nawet jeśli przetniemy próbkę na pół, to i tak jest to zdumiewająca zmiana”.
W artykule opublikowanym dzisiaj (22 lutego) w Nature, naukowcy przedstawiają dowody na to, że sześć galaktyk jest znacznie masywniejszych, niż ktokolwiek się spodziewał, i podają w wątpliwość to, co naukowcy wcześniej rozumieli na temat formowania się galaktyk na samym początku wszechświata.
„Odkrycie, że formowanie się masywnych galaktyk zaczęło się bardzo wcześnie w historii wszechświata, wywraca do góry nogami to, co wielu z nas uważało za ustaloną naukę” – powiedział Leja. „Nieoficjalnie nazywaliśmy te obiekty„ łamaczami wszechświata ”- i jak dotąd spełniają one swoją nazwę”.
Leja wyjaśniła, że galaktyki odkryte przez zespół są tak masywne, że pozostają w napięciu z 99% modeli kosmologicznych. Uwzględnienie tak dużej ilości masy wymagałoby albo zmiany modeli kosmologicznych, albo rewizji naukowego rozumienia powstawania galaktyk we wczesnym wszechświecie – galaktyki zaczynały się jako małe obłoki gwiazd i pyłu, które z czasem stopniowo rosły. Dodał, że każdy scenariusz wymaga fundamentalnej zmiany w naszym rozumieniu tego, jak powstał wszechświat.
„Po raz pierwszy zajrzeliśmy do bardzo wczesnego wszechświata i nie mieliśmy pojęcia, co znajdziemy” – powiedział Leja. „Okazuje się, że znaleźliśmy coś tak nieoczekiwanego, że faktycznie stwarza problemy dla nauki. Podważa to cały obraz formowania się wczesnych galaktyk”.
12 lipca NASA opublikowała pierwsze pełnokolorowe obrazy i dane spektroskopowe z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Największy teleskop na podczerwień w kosmosie, Webb, został zaprojektowany, aby zobaczyć genezę kosmosu, a jego wysoka rozdzielczość pozwala na oglądanie obiektów zbyt starych, odległych lub słabych dla Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.
„Kiedy otrzymaliśmy dane, wszyscy po prostu zaczęli nurkować i te masywne rzeczy wyskoczyły naprawdę szybko” – powiedział Leja. „Zaczęliśmy modelować i próbowaliśmy dowiedzieć się, czym one są, ponieważ były takie duże i jasne. Moją pierwszą myślą było, że popełniliśmy błąd i po prostu go znajdziemy i ruszymy dalej z naszym życiem. znaleźć ten błąd, pomimo wielu prób”.
Leja wyjaśniła, że jednym ze sposobów potwierdzenia odkrycia zespołu i rozwiania wszelkich pozostałych obaw byłoby wykonanie zdjęcia widmowego masywnych galaktyk. To dostarczyłoby zespołowi danych na temat rzeczywistych odległości, a także gazów i innych pierwiastków tworzących galaktyki. Zespół mógł następnie wykorzystać dane do modelowania wyraźniejszego obrazu tego, jak wyglądały galaktyki i jak naprawdę były masywne.
„Widmo natychmiast powie nam, czy te rzeczy są prawdziwe” – powiedział Leja. „Pokaże nam, jak duże są i jak daleko się znajdują. Zabawne jest to, że mamy wszystkie te rzeczy, których mamy nadzieję nauczyć się od Jamesa Webba, a to nie było nawet w pobliżu szczytu listy. Znaleźliśmy coś, o czym nigdy nie myśleliśmy zapytać wszechświat – i stało się to o wiele szybciej, niż myślałem, ale oto jesteśmy.
Pozostali współautorzy artykułu to Elijah Mathews i Bingjie Wang z Penn State, Ivo Labbe z Swinburne University of Technology, Pieter van Dokkum z Yale University, Erica Nelson z University of Colorado, Rachel Bezanson z University of Pittsburgh, Katherine A. Suess z University of California i Stanford University, Gabriel Brammer z University of Copenhagen, Katherine Whitaker z University of Massachusetts i University of Copenhagen oraz Mauro Stefanon z Universitat de Valencia.